系桿拱橋病害成因及處治方法

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074)

一、引言

上世紀90年代，國內修建了大量的拱橋，這些拱橋絕大多數都是拱和吊桿的組合，但隨著現代經濟的迅速發展，汽車的車流量和車輛噸位甚至很多的超重現象也在迅猛增加，給橋梁的負擔也隨之加重，另外，拱橋吊桿本身的銹蝕斷裂，導致許多橋面垮塌的事故，例如四川宜賓南門大橋吊桿斷裂、武漢晴川大橋系桿斷裂等。因此，做好對混凝土拱橋的病害檢測，對危、舊混凝土拱橋的維修加固工作十分重要。

二、常見病害

系桿拱橋是眾多拱橋橋型中的一種梁拱組合的體系橋型，雖然橋型結構受力合理，但仍然會出現各種病害。

(一)橋面系及支座

1、橋面鋪裝。橋面鋪裝常見的病害是鋪裝層出現開裂、破損。

鋪裝表面出現橫向、縱向或網狀裂縫的原因可能是鋪裝材料的質量不合格或性能較低，另外，主要原因可能是車輛超載且長期反復的作用下，使得橋面系漸漸產生開裂、破損等病害。

2、防撞墻。該構造的常見病害是露筋和豎向裂縫。主要由車輛行駛過程中的沖擊荷載及車輛自身的震動使橋梁長期處于震動狀態，施工過程中不注重對混凝土的養護工作以及其他的一些人為因素造成。

3、支座。支座局部或全部脫空、環向裂紋、鋼墊板銹蝕施工質量監管不嚴格、支座墊石質量差強度低或標高未能嚴格控制好，這些原因都有可能引起支座脫空。支座質量不過關或沒有得到很好的養護，導致支座出現環向裂紋。鋼墊板保護層脫落或保護層使用的材料質量差使鋼墊板出現銹蝕。

(二)上部結構

1、吊桿。PE護套開裂、鋼絲銹蝕、吊桿兩端錨固部位開裂及銹蝕，或吊桿防銹層脫落，吊桿銹蝕。

PE護套開裂主要是所受集中應力較大及材料自身性能的原因。正是防銹層的失效，讓吊桿直接與氧氣、雨水等物質接觸，導致吊桿銹蝕。

2、拱肋。拱肋混凝土開裂、剝落、露筋、銹蝕，封錨處混凝土開裂、滲水。

病害產生的原因可能是施工時對混凝土在接縫處的處理太過馬虎，另外，由于拱肋設計時只承受壓力，而當壓力線和拱軸線有偏移時，拱肋還承受彎矩使之處于不利受力狀態，承載能力隨之降低，這也是導致病害產生的重要原因。

3、系桿。通常系桿處于橫梁之上，橋面系之下，藏于混凝土凹槽中。系桿的典型病害為銹蝕甚至斷裂。

由于多數系桿處于混凝土凹槽中，而在凹槽中并沒有設置良好的排水系統，導致凹槽內積水，長期積水的情況下，水易浸入混凝土使預應力鋼絞線銹蝕，導致預應力損失，承載能力降低不能承受較大的拉應力而開裂甚至斷裂；同時很多系桿的保護層只是經過簡單的灌注黃油，當溫度升高時，黃油融化流失，對系桿的防腐作用失效，在這種雪上加霜的情況下，系桿極易腐蝕生銹。

4、橫梁。橫梁常出現混凝土開裂析白、麻面、剝落、露筋及銹蝕等病害。

橫梁內鋼絞線銹蝕、預應力損失導致承載能力降低，在較大的應力作用下橫梁產生裂縫甚至剝落及露筋。

(三)下部結構

病害主要產生在立柱上，常表現為立柱擦痕、露筋，護墩體破損等。

航道河上的橋梁難免不會偶爾被經過的船舶撞擊造成此類破壞，該因素也是產生病害的主要原因，另外，在湍急的河水長時間的沖刷，也是其中的原因之一。

三、病害處治

(一)橋面病害處治。對于破損的瀝青路面可用銑刨機將破損處瀝青清除并重新鋪裝，再次鋪裝時要注意用料的選擇和施工工藝。

(二)支座病害處治。對于產生環向裂縫的支座，可起梁更換支座，當起梁施工時，需注意嚴格控制應力變化，做好監控工作。就支座銹蝕而言，若能不用更換支座，可進行除銹然后涂刷防銹材料并做好防水措施。針對支座脫空情況可用楔形鋼板調整墊石高度，使脫空部分得以被消除，支座恢復正常工作狀態。

(三)吊桿病害處治。對于吊桿銹蝕情況，采取除銹處理，然后涂刷防銹漆再刷面漆。而吊桿兩端錨固部位產生裂縫、滲水時，需進一步檢測，以判斷是否需要更換吊桿，若無需更換，應及時對破損部分進行修補。吊桿是系桿拱橋的重要組成構件，要做好對吊桿防腐工作及對其索力的檢測工作，及時對不能滿足承載要求的吊桿進行更換。

(四)混凝土病害處治。對于一般構件混凝土開裂的情況，可采取填縫、表面抹灰、壓力灌漿等措施進行修補。

由于拱肋是拱橋極為重要的組成部分，因此，對拱肋處混凝土破損時，要將破損了的混凝土清除掉，直到未被破損的混凝土部分露出，然后做砂漿或混凝土修補。必要時，為提高其承載能力，需要對裂縫處混凝土粘貼纖維布或鋼板；也可以鑿開裂縫來灌注強力粘補劑，如環氧砂漿等；此外，還可以酌情增加截面尺寸。

對于外力作用如船舶撞擊導致破壞的，應清除破損部分，并根據鋼筋損壞情況判斷是否需要重新計算并配置鋼筋，加強承載能力。

五、總結

系桿拱橋的病害主要出現在吊桿、錨具和拱肋、拱座、系梁處的混凝土結構等部位，主要的病害形式為漏水、銹蝕、混凝土開裂和破損等。其中吊桿及錨具是橋梁的重要承力構件，因此，要做好各個構件的檢測與養護工作，特別是吊桿及錨具的防水、防銹不可馬虎。對于橋梁出現的病害問題要及時解決，避免發生安全問題。

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